1.2.6.1. Giao tiếp với mạng PSTN
Tổng đài IP giúp liên lạc dễ dàng giữa các máy nhánh trong hệ thống tổng đài với chi phí thấp hơn so với tổng đài thông thường … Tuy nhiên, để liên lạc ra các mạng bên ngoài cố định, di động … Giúp nhà khai thác tận dụng được nhiều tính năng của tổng đài IP, khai thác được nhiều dịch vụ mới cho khách hàng thì cần thiết có sự
giao tiếp của tổng đài IP với đường bưu điện PSTN. Khi đó các máy nhánh trong nhà
khai thác gọi với nhau qua VoIP, còn gọi ra mạng ngoài được định tuyến đến mạng
PSTN. Vậy nhờ giao tiếp PSTN mà các máy nhánh có thể liên lạc ra bên ngoài thông
qua số điện thoại cố định, đi động của mạng VNPT, Vinaphone, Mobiphone, …
Để thực hiện được chức năng giao tiếp với mạng truyền thống PSTN, hệ thống tổng đài IP phải có thêm thiết bị giao tiếp với PSTN. Hiện nay thiết bị giao tiếp PSTN được chia làm 2 loại: Card giao tiếp Analog-IP và Gateway.
Đối với Card giao tiếp PCI thì thiết bị này được gắn trực tiếp vào tổng đài IP. Thiết bị Card giao tiếp có thể kết nối trung kế CO 1 line PSTN, đường line số E1 (30 kênh), đường T1, J1. Các nhà sản xuất thiết bị này có nhiều hãng như ATCOM, Digium, Openvox, Sangoma.
Đối với Gateway giao tiếp với PSTN: Gateway này phải có cổng FXO. Hầu hết các loại Gateway này giao tiếp PSTN thông qua line CO thông thường (1 line đơn). Một số hãng sản xuất được phân phối ở Việt Nam có: Cisco, Acatel, Eztalk, Ericson …
Gateway làm nhiệm vụ chuyển đổi báo hiệu, tín hiệu của mạng IP sang báo hiệu, tín
hiệu của mạng PSTN. Thực chất Gateway là bộ chuyển đổi trung gian cho phép các mạng khác nhau có thể giao tiếp với nhau.
1.2.6.2. Giao tiếp với mạng internet
Tổng đài IP giao tiếp với mạng Internet theo nhiều cách khác nhau hoặc là nối trực tiếp ra internet thông qua Gateway internet hoặc thông qua Switch trong mạng
Lan/Wan. Việc kết nối ra internet giúp tài nguyên băng thông của mạng có thể chia sẻ
giữa dịch vụ thoại và dữ liệu. Trên mạng cần có những cơ chế QoS để đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng luôn đảm bảo chất lượng cuộc gọi theo thời gian thực. Ví dụ đặc tính đảm bảo chất lượng dịch vụ thông minh của mạng Smart QoS. Đặc tính này cho phép đảm bảo chất lượng cuộc gọi qua mạng Internet trong lúc có nhiều người truy cập Internet từ mạng Lan/Wan. Tính năng này sẽ tự động giảm băng thông cho việc truy nhập Internet thông thường khi có một cuộc gọi điện thoại IP xuất hiện, sau khi cuộc gọi kết thúc băng thông lại được trả về đầy đủ cho việc truy cập Internet thông thường. Như vậy việc chia sẻ giữa thoại và dữ liệu trên mạng mà vẫn không ảnh hưởng đến chất lượng của cuộc gọi điện thoại. Điều này giúp giảm giá thành cuộc gọi đường dài, khai thác được nhiều dịch vụ internet, khai thác được nhiều dịch vụ mới do việc tích hợp thoại và dữ liệu mang lại.
Chương 2. MẠNG NGN VÀ VAI TRÒ CỦA SOFTSWITCH
2.1. XU THẾ HỘI TỤ MẠNG
2.1.1. Đặc điểm mạng viễn thông hiện tại
Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó.
- Mạng Telex: dùng để gửi các bức điện dưới dạng ký tự đã được mã hoá bằng 5 bit (mã Baudot). Tốc độ truyền rất thấp (từ 75 tới 300 bit/s)
- Mạng điện thoại công cộng, còn gọi là mạng POTS (Plain Old Telephone Service): ở đây thông tin tiếng nói được số hóa và chuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN.
- Mạng truyền số liệu: bao gồm các mạng chuyển mạch gói để trao đổi số liệu giữa các máy tính dựa trên giao thức của X.25 và hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa trên các giao thức X.21.
- Các tín hiệu truyền hình có thể được truyền theo ba cách: truyền bằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình cáp CATV (Community Antenna Television) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua hệ thống vệ tinh, hay còn gọi là truyền hình trực tiếp DBS (Direct Broadcast System).
- Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được trao đổi thông qua mạng cục bộ LAN (Local Area Network) mà nổi tiếng nhất là mạng Ethernet, Token Bus và Token Ring.
Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục đích khác. Ví dụ ta không thể truyền tiếng nói qua mạng chuyển mạch gói X.25 vì trễ qua mạng này quá lớn.
“Quá khứ là bàn đạp của tương lai”. Do vậy trước khi tìm hiểu mạng viễn thông
thế hệ mới NGN, chúng ta cần rút kinh nghiệm từ lịch sử phát triển của các mạng hiện tại mà tiêu biểu là:
- Xét về góc độ dịch vụ thì gồm các mạng sau: mạng điện thoại cố định, mạng
điện thoại di động và mạng truyền số liệu.
- Xét về góc độ kỹ thuật bao gồm các mạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn, mạng truy nhập, mạng báo hiệu và mạng đồng bộ.
PSTN (Public Switching Telephone Network) là mạng chuyển mạch thoại công cộng. PSTN phục vụ thoại và bao gồm hai loại tổng đài: tổng đài nội hạt (cấp 5), và tổng đài tandem (tổng đài quá giang nội hạt, cấp 4). Tổng đài tandem được nối vào
các tổng đài Toll để giảm mức phân cấp. Phương pháp nâng cấp các tandem là bổ sung
cho mỗi nút một ATM core. Các ATM core sẽ cung cấp dịch vụ băng rộng cho thuê
bao, đồng thời hợp nhất các mạng số liệu hiện nay vào mạng chung ISDN. Các tổng đài cấp 4 và cấp 5 là các tổng đài loại lớn. Các tổng đài này có kiến trúc tập trung, cấu
trúc phần mềm và phần cứng độc quyền.
ISDN (Integrated Service Digital Network) là mạng số tích hợp dịch vụ. ISDN cung cấp nhiều loại ứng dụng thoại và phi thoại trong cùng một mạng và xây dựng giao tiếp người sử dụng - mạng đa dịch vụ bằng một số giới hạn các kết nối
ISDN cung cấp nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm các kết nối chuyển mạch và không
chuyển mạch. Các kết nối chuyển mạch của ISDN bao gồm nhiều chuyển mạch thực, chuyển mạch gói và sự kết hợp của chúng. Các dịch vụ mới phải tương hợp với các kết nối chuyển mạch số 64 kbit/s. ISDN phải chứa sự thông minh để cung cấp cho các dịch vụ, bảo dưỡng và các chức năng quản lý mạng, tuy nhiên tính thông minh này có thể không đủ để cho một vài dịch vụ mới và cần được tăng cường từ mạng hoặc từ sự
thông minh thích ứng trong các thiết bị đầu cuối của người sử dụng. Sử dụng kiến trúc
phân lớp làm đặc trưng của truy xuất ISDN. Truy xuất của người sử dụng đến nguồn
ISDN có thể khác nhau tùy thuộc vào dịch vụ yêu cầu và tình trạng ISDN của từng quốc gia. Cần thấy rằng ISDN được sử dụng với nhiều cấu hình khác nhau tùy theo hiện trạng mạng viễn thông của từng quốc gia.
PSDN (Public Switching Data Network) là mạng chuyển mạch số liệu công cộng. PSDN chủ yếu cung cấp các dịch vụ số liệu. Mạng PSDN bao gồm các PoP
(Point of Presence) và các thiết bị truy nhập từ xa. Hiện nay PSDN đang phát triển với
tốc độ rất nhanh do sự bùng nổ của dịch vụ Internet và các mạng riêng ảo (Virtual Private Network).
Mạng di động GSM (Global System for Mobile Telecom) là mạng cung cấp dịch vụ thoại tương tự như PSTN nhưng qua đường truy nhập vô tuyến. Mạng này chuyển mạch dựa trên công nghệ ghép kênh phân thời gian và công nghệ ghép kênh phân tần số. Các thành phần cơ bản của mạng này là: BSC (Base Station Controller), BTS (Base Transfer Station), HLR (Home Location Register), VLR (Visitor Location Register) và MS (Mobile Subscriber).
Hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ thu được lợi nhuận phần lớn từ các dịch vụ như leased line, Frame Relay, ATM, và các dịch vụ kết nối cơ bản. Tuy nhiên xu hướng giảm lợi nhuận từ các dịch vụ này bắt buộc các nhà khai thác phải tìm dịch vụ mới dựa trên IP để đảm bảo lợi nhuận lâu dài. VPN là một hướng đi của các nhà khai
thác. Các dịch vụ dựa trên nền IP cung cấp kết nối giữa một nhóm các user xuyên qua
mạng hạ tầng công cộng. VPN có thể đáp ứng các nhu cầu của khách hàng bằng các kết nối dạng any-to-any, các lớp đa dịch vụ, các dịch vụ giá thành quản lý thấp, riêng tư, tích hợp xuyên suốt cùng với các mạng Intranet/Extranet. Một nhóm các user trong Intranet và Extranet có thể hoạt động thông qua mạng có định tuyến IP. Các mạng
riêng ảo có chi phí vận hành thấp hơn hẳn so với mạng riêng trên phương tiện quản lý,
băng thông và dung lượng. Hiểu một cách đơn giản, VPN là một mạng mở rộng tự quản như một sự lựa chọn cơ sở hạ tầng của mạng WAN. VPN có thể liên kết các user thuộc một nhóm kín hay giữa các nhóm khác nhau. VPN được định nghĩa bằng một chế độ quản lý. Các thuê bao VPN có thể di chuyển đến một kết nối mềm dẻo trải dài từ mạng cục bộ đến mạng hoàn chỉnh. Các thuê bao này có thể dùng trong cùng (Intranet) hoặc khác (Extranet) tổ chức.
Tuy nhiên cần lưu ý rằng hiện nay mạng PSTN/ISDN vẫn đang là mạng cung
cấp các dịch vụ dữ liệu.
2.1.2. Hạn chế của mạng viễn thông hiện tại
Như đã phân tích ở trên, hiện nay có rất nhiều loại mạng khác nhau cùng song song tồn tại. Mỗi mạng lại yêu cầu phương pháp thiết kế, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng khác nhau. Như vậy hệ thống mạng viễn thông hiện tại có rất nhiều nhược điểm mà quan trọng nhất là:
- Chỉ truyền được các dịch vụ độc lập tương ứng với từng mạng.
- Thiếu mềm dẻo: Sự ra đời của các công nghệ mới ảnh hưởng mạnh mẽ tới tốc độ truyền tín hiệu. Ngoài ra, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ truyền thông trong tương lai mà hiện nay chưa dự đoán được, mỗi loại dịch vụ sẽ có tốc độ truyền khác nhau. Ta dễ dàng nhận thấy mạng hiện tại sẽ rất khó thích nghi với những đòi hỏi này.
- Kém hiệu quả trong việc bảo dưỡng, vận hành cũng như sử dụng tài nguyên.
Tài nguyên sẵn có trong một mạng không thể chia sẻ cho các mạng khác cùng sử dụng.
Mặt khác, mạng viễn thông hiện nay được thiết kế nhằm mục đích khai thác dịch vụ thoại là chủ yếu. Do đó, đứng ở góc độ này, mạng đã phát triển tới một mức gần như giới hạn về sự cồng kềnh và mạng tồn tại một số khuyết điểm cần khắc phục.
- Kiến trúc tổng đài độc quyền làm cho các nhà khai thác gần như phụ thuộc
hoàn toàn vào các nhà cung cấp tổng đài. Điều này không những làm giảm sức cạnh
tranh cho các nhà khai thác, đặc biệt là những nhà khai thác nhỏ, mà còn tốn nhiều thời
gian và tiền bạc khi muốn nâng cấp và ứng dụng các phần mềm mới.
- Các tổng đài chuyển mạch kênh đã khai thác hết năng lực và trở nên lạc hậu đối với nhu cầu của khách hàng. Các chuyển mạch Class5 đang tồn tại làm hạn chế khả năng sáng tạo và triển khai các dịch vụ mới, từ đó dẫn đến việc làm giảm lợi nhuận của các nhà khai thác.
- Sự bùng nổ lưu lượng thông tin đã khám phá sự kém hiệu quả của chuyển mạch kênh TDM. Chuyển mạch kênh truyền thống chỉ dùng để truyền các lưu lượng thoại có thể dự đoán trước, và nó không hỗ trợ lưu lượng dữ liệu tăng đột biến một
cách hiệu quả. Khi lượng dữ liệu tăng vượt lưu lượng thoại, đặc biệt đối với dịch vụ
truy cập Internet quay số trực tiếp, thường xảy ra nghẽn mạch do nguồn tài nguyên hạn
hẹp. Trong khi đó, chuyển mạch kênh làm lãng phí băng thông khi các mạch đều rỗi trong một khoảng thời gian mà không có tín hiệu nào được truyền đi.
Đứng trước tình hình phát triển của mạng viễn thông hiện nay, các nhà khai thác nhận thấy rằng “sự hội tụ giữa mạng PSTN và mạng PSDN” là chắc chắn xảy ra. Họ cần có một cơ sở hạ tầng duy nhất cung cấp cho mọi dịch vụ (tương tự - số, băng hẹp - băng rộng, cơ bản - đa phương tiện,…) để việc quản lý tập trung, giảm chi phí bảo dưỡng và vận hành, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ của mạng hiện nay.
2.1.3.Động cơ thúc đẩy hội tụ mạng
Yếu tố hàng đầu là tốc độ phát triển theo hàm số mũ của nhu cầu truyền dẫn dữ liệu và các dịch vụ dữ liệu là kết quả của tăng trưởng Internet mạnh mẽ. Các hệ thống mạng công cộng hiện nay chủ yếu được xây dựng nhằm truyền dẫn lưu lượng thoại, truyền dữ liệu thông tin và video đã được vận chuyển trên các mạng chồng lấn, tách rời được triển khai để đáp ứng những yêu cầu của chúng. Do vậy, một sự chuyển đổi sang hệ thống mạng chuyển mạch gói tập trung là không thể tránh khỏi khi mà dữ liệu thay thế vị trí của thoại và trở thành nguồn tạo ra lợi nhuận chính. Cùng với sự bùng nổ Internet trên toàn cầu, rất nhiều khả năng mạng thế hệ mới sẽ dựa trên giao thức IP. Tuy nhiên, thoại vẫn là một dịch vụ quan trọng và do đó, những thay đổi này dẫn tới yêu cầu truyền thoại chất lượng cao qua IP.
thông tin truyền trên các mạng viễn thông do việc sử dụng rộng rãi các dịch vụ Internet, các thuê bao đòi hỏi các dịch vụ đa phương tiện mới, sự tăng nhanh của nhu cầu về các dịch vụ thông tin di động.
Các mạng viễn thông hiện đang khai thác có thể được tạm chia thành 3 nhóm:
mạng cung cấp dịch vụ thoại cố định, mạng cung cấp dịch vụ thoại di động, và mạng cung cấp dịch vụ Internet. Thông tin truyền dẫn trên các mạng được thực hiện theo hai phương thức:
- Định hướng kết nối (Connection Oriented Operation), - Không kết nối (Connectionless Operation).
Các cuộc gọi trong các mạng thoại cố định hay di động hiện nay được thực hiện
theo phương thức định hướng kết nối, trong đó cuộc gọi được thực hiện theo trình tự: quay số - xác lập kết nối - gửi và nhận thông tin - kết thúc. Với chất lượng mạng tốt, phương pháp truyền dẫn này đảm bảo chất lượng dịch vụ cao. Khác với truyền dẫn theo phương thức định hướng kết nối, các hoạt động thông tin dựa trên giao thức IP, như việc truy nhập Internet, không yêu cầu xác lập trước các kết nối, vì vậy, với các mạng hiện nay, chất lượng dịch vụ có thể không được tốt. Tuy nhiên, do tính đơn giản, tiện lợi và chi phí thấp, các dịch vụ thông tin theo phương thức hoạt động không kết nối phát triển rất mạnh theo xu hướng nâng cao chất lượng dịch vụ và tiến tới cạnh
tranh với các dịch vụ thông tin theo phương thức định hướng kết nối.
Rõ ràng là các mạng viễn thông hiện có cần phải được phát triển để có thể đáp
ứng được các thách thức mới. Đặc biệt sự phân chia có tính lịch sử giữa các dịch vụ thoại và các dịch vụ số liệu cần phải được xoá bỏ và cả hai cần phải được hoà nhập làm một: dịch vụ số liệu trong một mạng viễn thông mới. Số liệu trong mạng mới này sẽ bao gồm hai loại: số liệu thời gian thực và số liệu phi thời gian thực.
Mặt khác, cho tới nay nhiều công nghệ mới đã chín muồi và đã có nhiều tiến bộ trong thiết kế mạng viễn thông:
- Thông tin quang tốc độ cao với công nghệ ghép kênh quang theo bước sóng.
- Công nghệ truyền tải gói thông tin (Packet-based transport).
- Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol label
switching).
- Các kỹ thuật chất lượng dịch vụ (Quality of services techniques). - Hội tụ của mạng và dịch vụ (Convergence of networks and services).
- Hội tụ của các dịch vụ thoại cố định và di động (Convergence of fĩxed and mobile services).
Sự phát triển của công nghệ mới và những tiến bộ nêu trên cho phép thiết kế và